4-трубна гідравлічна система (4-pipe system)

4-трубна гідравлічна система (4-pipe system), також відома як 4-трубна система HVAC — це складне рішення для клімат-контролю, яке використовує проміжний теплоносій/холодоносій. Завдяки окремим трубопроводам для охолодження та нагріву, така система забезпечує енергоефективність і комфорт для користувачів у комерційних будівлях, багатоквартирних будинках, готелях та інших об’єктах з підвищеними вимогами до мікроклімату.

Маєте труднощі з підбором компонентів системи?
На етапі проєктування можливі різні варіанти схемних і технічних рішень. Щоб отримати консультацію та підібрати оптимальний варіант під вашу задачу — зверніться до наших технічних фахівців.

Рис. 1 – Ескіз 4-трубної системи

Загальний опис 4-трубної гідравлічної системи

У 4-трубній системі головна ідея полягає в наявності двох окремих контурів — для опалення й охолодження, які підключені відповідно до центрального котла та чиллера. Ці установки виробляють гарячу та холодну воду за потреби й подають її по будівлі за допомогою циркуляційних насосів.

Найпоширенішим теплоносієм у таких системах є вода, проте також можуть використовуватись різні водні розчини (наприклад, з гліколем). Вода надходить до внутрішніх блоків — фанкойлів або припливно-витяжних установок, де вентилятори проганяють повітря через теплообмінники з гарячою та/або холодною водою. Таким чином забезпечується локалізоване нагрівання або охолодження у відповідних зонах.

Рис. 2а – Двотрубна система

Рис. 2б – Чотиритрубна система

На рис. 2 показано різницю між класичною двотрубною системою (2а), де перемикання між режимами опалення та охолодження відбувається централізовано для всіх споживачів, і 4-трубною системою (2б), де шляхом перекриття клапанів на звороті теплоносія, кожен блок самостійно обирає режим роботи.

Основні компоненти 4-трубної гідравлічної системи

• Котел: джерело тепла для нагріву води в контурі опалення;
• Чиллер (chiller): установка для отримання охолодженої води;
• Циркуляційні насоси: забезпечують постійний рух теплоносія по системі;
• Система трубопроводів: включає подаючі та зворотні лінії як для гарячої, так і для холодної води. Через ці труби вода розподіляється по всій будівлі, формуючи необхідний мікроклімат.
• Блоки-споживачі (внутрішні блоки): зазвичай це фанкойли (FCU) або припливно-витяжні установки (AHU). Вони мають окремі теплообмінники для гарячої та холодної води, що дозволяє одночасно обігрівати одні зони та охолоджувати інші. На рис. 3 наведені схеми підключення таких блоків у двотрубній (3а) і чотиритрубній (3б) системах.
• Система керування та клапани: Точні системи автоматики та регулюючі клапани необхідні для контролю подачі гарячої та холодної води у внутрішні блоки. Це дозволяє підтримувати задану температуру в кожній зоні та гарантує комфорт для користувачів.

Рис. 3а – Двотрубна система: схема підключення фанкойла

Рис. 3б – Чотиритрубна система: схема підключення фанкойла

Типове рішення не підходить?
Звертайтесь до наших спеціалістів за технічною консультацією та професійним підбором обладнання під ваш об’єкт — або оберіть наявні моделі в каталозі EVROPROM.

Сфера застосування та переваги 4-трубної гідравлічної системи

Основна сфера застосування 4-трубних систем — клімат-контроль у комерційних будівлях, багатоквартирних житлових комплексах і готелях. Найбільший потенціал така система демонструє в міжсезоння, коли різкі коливання температур суттєво впливають на тепловий баланс будівлі й комфорт людей у ній.

Наприклад, у сонячну весняну погоду сучасна будівля з великими площами скління може потребувати активного кондиціонування, тоді як наступного похмурого дня вже потрібно запускати систему опалення. У класичній двотрубній системі, на відміну від чотиритрубної, часте перемикання між режимами опалення та охолодження не передбачене.

На рис. 4 зображено зони з найбільшим потенціалом для використання 4-трубної системи. Також ця система має низку вагомих переваг:

• Можливість одночасного опалення та охолодження — особливо цінна в будівлях із різними температурними вимогами в різних зонах.
• Використання води як теплоносія забезпечує високу енергоефективність у порівнянні з повітряними системами завдяки великій теплоємності води.
• Індивідуальне керування температурою в приміщеннях підвищує комфорт, дозволяючи кожному користувачу встановлювати бажану температуру.
• Простота обслуговування для персоналу, знайомого з технологіями HVAC: компоненти системи добре відомі фахівцям.
• Відсутність розподілених холодильних агрегатів і компресорів знижує як вартість, так і складність системи.
• Довговічність і надійність — 4-трубні системи зазвичай служать довше, ніж інші HVAC-рішення, і забезпечують стабільну роботу.

Рис. 4 — Графік річної потреби в опаленні та охолодженні типового офісного або житлового будинку. Зеленим позначено перехідні періоди, коли доцільність використання 4-трубної системи є максимальною.

Обмеження 4-трубної гідравлічної системи

Попри численні переваги, у 4-трубної системи є і певні недоліки. Початкові витрати можуть бути вищими, ніж у випадку інших систем, через більший обсяг трубопроводів, теплоізоляції, опор, запірної та регулювальної арматури, теплообмінників і монтажних робіт. Також необхідно передбачити достатньо місця для встановлення котлів, чиллерів та іншого обладнання.

Грамотно спроєктована система дозволяє істотно скоротити зайві витрати. Ми рекомендуємо звернутися до наших фахівців, щоб отримати професійний розрахунок, оптимальну схему та рекомендації щодо зниження капітальних і експлуатаційних витрат.

Чотиритрубний (мультизональний) агрегат як логічний розвиток 4-трубної системи

Як було описано вище, класична 4-трубна система передбачає окреме підключення до чиллера (chiller) та до котла. Проте сьогодні на ринку з’явилися інноваційні рішення, в яких функції нагріву й охолодження інтегровані в один агрегат.

На вигляд такий пристрій, наприклад від Trane, може зовні не відрізнятися від класичного чиллера чи теплового насоса.

Рис. 5 — Приклад чотиритрубного агрегата

У чому різниця між традиційним тепловим насосом і чотиритрубним агрегатом?

• Традиційний тепловий насос може або охолоджувати, або обігрівати. Це двотрубна система з одним теплообмінником, яка подає у будівлю або нагріту, або охолоджену воду.
• Чотиритрубний агрегат — це тепловий насос нового покоління, здатний одночасно задовольняти потреби в охолодженні та опаленні в межах 4-трубної системи з максимальною ефективністю.

На рис. 6 показано концептуальну різницю між системою, що базується на чиллері й котлі (6а), та системою з чотиритрубним агрегатом (6б).

Рис. 6а — 4-трубна система на базі чиллера й котла

Рис. 6б — 4-трубна система на базі чотиритрубного агрегата

Основні теплообмінники чотиритрубного агрегата:

• Конденсатор — нагріває воду для опалення приміщень;
• Випарник — охолоджує воду для системи кондиціонування;
• Балансуючий повітряний теплообмінник — додатковий теплообмінник, який допомагає врівноважувати тепло- й холодопродуктивність. У разі надлишку тепла або холоду система віддає енергію в атмосферу.

Принцип роботи агрегата базується на теплообміні: або забираючи тепло з навколишнього середовища для охолодження, або передаючи його назад для обігріву.

Рис. 7 — Принцип дії чотиритрубного агрегата

Енергозбереження

Унікальне поєднання режимів нагріву, охолодження та рекуперації дозволяє чотиритрубним мультифункціональним агрегатам досягати загальної ефективності, яка суттєво перевищує COP або EER традиційних теплових насосів. Такі установки є високоефективною альтернативою класичному поєднанню чиллера та котла в чотиритрубних системах, забезпечуючи істотне зниження витрат на монтаж і експлуатацію.

Рис. 8 – Типовий графік теплового навантаження (червоний), холодильного навантаження (синій) і потенціалу рекуперації (зелений)

На рис. 8 зеленим кольором позначено обсяг потенційної енергії, доступної для рекуперації під час роботи чотиритрубного агрегата в мультизональному режимі за типової річної динаміки навантажень.

Таким чином, 4-трубні гідравлічні системи з функцією рекуперації — це відмінне рішення з точки зору енергоефективності, комфорту користувачів і довговічності обладнання. Незважаючи на вищу початкову вартість і складність в обслуговуванні, вони залишаються пріоритетним вибором для об’єктів із зонованими кліматичними вимогами.

Крім того, для будівель, розташованих у регіонах із м’яким або помірним кліматом, де системи опалення розраховані на низькотемпературний режим роботи, практика показує, що система з мультифункціональним агрегатом для 4-трубних конфігурацій здатна ефективно забезпечувати як охолодження, так і опалення — з набагато вищим ККД, ніж традиційне рішення (чиллер + котел).

Найбільш сприятливими періодами для досягнення максимальної ефективності є місяці міжсезоння: квітень, травень, вересень і жовтень, коли навантаження на опалення й охолодження найбільш збалансовані (високий коефіцієнт одночасності). Саме в ці місяці мультифункціональний агрегат досягає пікової продуктивності та економії.

Потрібна допомога з підбором 4-трубного агрегата?

Звертайтеся до наших інженерів за технічною консультацією — ми допоможемо підібрати оптимальне рішеннясаме під ваші задачі. А також завітайте до каталогу чиллерів і кліматичного обладнання на нашому сайті — там представлені актуальні моделі, технічні характеристики та індивідуальний підхід до кожного клієнта.

Монтаж 4-трубного агрегата

Вартість встановлення 4-трубного агрегата, безумовно, не перевищує витрати на традиційну систему з котлом та охолоджувачем. Навпаки — монтаж зазвичай простіший і швидший, а також не потребує додаткового простору для встановлення котла. Основні насоси для опалення та охолодження часто можуть бути вбудовані безпосередньо в агрегат, що ще більше спрощує інсталяцію для HVAC-підрядника.

Водночас важливо враховувати, що як і для будь-якого теплового насоса або чиллера, необхідно дотримуватись мінімальних об’ємів води в контурі, рекомендованих виробником. Ці об’єми залежать від характеристик обладнання та допустимих коливань температури на водяному боці. Об’єм води в контурі опалення зазвичай більший — переважно через цикли розморожування в режимі теплового насоса.

Висновки

Лише детальний техніко-економічний аналіз дозволяє об’єктивно оцінити потенційну економію, але вже сьогодні можна сказати: 4-трубний агрегат — ефективна й економічно доцільна альтернатива класичним системам.

Упродовж року, при наявності одночасних навантажень на опалення й охолодження, використання 4-трубного агрегата дозволяє істотно скоротити енергоспоживання.

Якщо ж одночасного навантаження немає, традиційний реверсивний тепловий насос залишається технічно обґрунтованим і виправданим вибором.

Звертайтесь до фахівців EVROPROM — ми допоможемо підібрати відповідне рішення та запропонуємо надійні чиллери, представлені в нашому каталозі.

Що ви отримуєте з EVROPROM

Співпрацюючи з EVROPROM, ви отримуєте не просто обладнання, а комплексне інженерне рішення «під ключ»:

✔️ Професійний підбір обладнання з урахуванням теплових навантажень, кліматичних умов і архітектурних особливостей будівлі.
✔️ Оптимізація гідравлічної схеми — рекомендації щодо зменшення капітальних і експлуатаційних витрат на основі індивідуального проєктного аналізу.
✔️ Постачання перевіреного обладнання — чиллери, фанкойли, багатофункціональні агрегати від надійних виробників.
✔️ Супровід на всіх етапах проєкту: від початкової консультації та технічного розрахунку — до введення в експлуатацію.
✔️ Підтримка кваліфікованого інженера протягом усього життєвого циклу — проєктування, монтаж, пуско-налагодження, сервіс.

Автор статті:
Андрій Кохан, інженер холодильного обладнання
30.07.2025